(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械（１０５）によって生成される排気ストリーム（１７０）を制御する方法であって、当該方法が、
前記排気ストリーム（１７０）の流量を増加させかつファンを備える少なくとも１つのＥＧＲ（排気ガス再循環）流れ調整装置（１３５）と、成分低減システム（１４５）と、少なくとも１つの流量制御装置とを含む少なくとも１つのＥＧＲシステム（１０７）であって、前記排気ストリーム（１７０）中の成分を第１の濃度から第２の濃度に低減するとともに前記排気ストリーム（１７０）を前記ターボ機械（１０５）の吸入セクション（１１０）に再循環させる少なくとも１つのＥＧＲシステム（１０７）を設けるステップと、
前記ターボ機械（１０５）の吸入セクション（１１０）に流入する吸入流体に、前記排気ストリームの一部分を含む目標ＥＧＲ分率を受け入れるステップと、
前記目標ＥＧＲ分率から１種以上の成分の目標レベルを決定するステップと、
前記１種以上の成分の現在レベルを求めるステップと、
前記１種以上の成分の現在レベルが、成分範囲内であるか否かを判定するステップと、
前記１種以上の成分が前記成分範囲外である場合には、前記排気ストリーム（１７０）のＥＧＲ比率を調整するステップと
を含んでおり、前記１種以上の成分が、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水分、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はこれらの組合せの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項２】
前記排気ストリーム（１７０）のＥＧＲ比率を調整するステップが、前記ＥＧＲ流れ調整装置の速度を調整するステップ、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップ、前記少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップの少なくともいずれかを含んでおり、前記少なくとも１つの流量制御装置が、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はその組合せの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記排気ストリーム（１７０）のＥＧＲ比率を調整するステップが、該排気ストリーム（１７０）のＥＧＲ比率が調整を必要とする時には少なくとも１つの通知を行うステップをさらに含む、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記成分低減システム（１４５）が、前記排気ストリーム（１７０）中のＳＯｘ成分を最大９９％低減する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記１種以上の成分の現在レベルを求めるステップが、少なくとも１つの成分フィードバック装置から前記１種以上の成分に関するデータを受信するステップを含んでおり、前記データが、前記ＥＧＲ比率を調整するために使用される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの成分フィードバック装置が、前記吸入セクション（１１０）に隣接して設置される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの成分フィードバック装置が、前記ターボ機械（１０５）の排出セクションに隣接して設置される、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの成分フィードバック装置が、前記ターボ機械（１０５）の抽出ポートに隣接して設置される、請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記１種以上の成分の目標レベルを決定するステップが、
少なくとも１つの燃料組成を受信するステップと、
前記ターボ機械（１０５）の圧縮機空気流量に関するデータを受信するステップと、
前記ターボ機械（１０５）の燃料流量に関するデータを受信するステップと、
該１種以上の成分の目標レベルを決定するステップと
を含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス再循環システムに関し、より具体的には、再循環システム方式によって処理した後にターボ機械に再流入する排気ガスの量を制御するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）、二酸化炭素（以下、ＣＯ2）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）エミッションの環境に対する長期にわたる影響についての関心が益々大きくなってきている。ガスタービンのようなターボ機械が放出する可能性があるエミッションの許容可能レベルは、厳しく規制されている。ターボ機械のオペレータは、放出されるＮＯｘ、ＣＯ2及びＳＯｘのレベルを低下させる方法を切望している。
【０００３】
排気ストリーム内には、大量の凝縮可能な蒸気が存在する。これらの蒸気には通常、水、酸、アルデヒド、炭化水素、硫黄酸化物及び塩素化合物のような多様な成分が含まれる。これらの成分は、未処理のまま放置されてガスタービンへの流入が許された場合には、内部構成部品の腐食及び汚損を加速することになる。
【０００４】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）は一般的に、放出排気の一部分をターボ機械の吸入部分を通して再循環させることを含む。排気は次に、燃焼に先立って流入空気流と混合される。ＥＧＲプロセスは、濃縮ＣＯ2の除去及び隔離を可能にし、かつＮＯｘ及びＳＯｘエミッションレベルもまた低下させることができる。
【０００５】
現在公知のＥＧＲシステムには、幾つかの懸案事項が存在する。再循環排気の量及び比率は、ターボ機械の運転性、燃焼器の安定性、エミッション、圧縮機の安定性及び構成部品の寿命に影響を与える。
【特許文献１】米国特許第６１７３５６２号明細書
【特許文献２】米国特許第５７９４４３１号明細書
【特許文献３】米国特許第６２０２４００号明細書
【非特許文献１】ＲＯＫＫＥ，  ＰＥＴＴＥＲ  ａｎｄ  ＪＯＨＡＮ  Ｅ．  ＨＵＳＴＡＤ，  ”Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ＣＯ２  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ；  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｆｏｃｕｓ  ｏｎ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ”，  Ｉｎｔ．  Ｊ．  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ，  Ｖｏｌ．  ８  （Ｎｏ．４），  ｐｐ．１６７−１７３．  Ｓｅｐｔ  ２００５．
【非特許文献２】ＷＩＬＫＥＳ，  Ｃ．  ａｎｄ  Ｂ．  ＧＥＲＨＯＬＤ，  ”ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｆｒｏｍ  ａ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ．”  ＡＳＭＥ  ８０−ＪＰＧＣ／ＧＴ−５，  Ｊｏｉｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｐｈｏｅｎｉｘ，  ＡＺ，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２８−Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２，  １９８０．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の理由により、ＥＧＲシステムから流出した吸入流体の組成を制御するための方法及びシステムに対する必要性が存在する。本方法及びシステムは、ターボ機械に再流入する排気ガスの量及び比率を制御すべきである。本方法及びシステムは、制御パラメータとして吸入流体の組成を使用すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態によると、ターボ機械１０５によって生成される排気ストリーム１７０を制御する方法を提供するが、本方法は、排気ストリーム１７０の流量を増加させかつファンを備える（吸入セクション１１０への空気源としての）少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置１３５と、成分低減システム１４５と、少なくとも１つの流量制御装置とを含む少なくとも１つのＥＧＲシステム１０７であって、排気ストリーム１７０内の成分を第１の濃度から第２の濃度に低減し、また排気ストリーム１７０をターボ機械１０５の吸入セクション１１０に再循環させる少なくとも１つのＥＧＲシステム１０７を設けるステップと、ターボ機械１０５の吸入セクション１１０に流入する吸入流体に、排気ストリームの一部分を含む目標ＥＧＲ分率を受け入れるステップと、目標ＥＧＲ分率から少なくとも１つの成分の目標レベルを決定するステップと、少なくとも１つの成分の現在レベルを求めるステップと、少なくとも１つの成分の現在レベルが、成分範囲内であるか否かを判定するステップと、少なくとも１つの成分が成分範囲外である場合には、排気ストリーム１７０のＥＧＲ比率を調整するステップとを含む。
【０００８】
少なくとも１つの成分は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水分、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はその組合せの少なくとも１つを含むことができる。
【０００９】
排気ストリーム１７０のＥＧＲ比率を調整するステップは、ＥＧＲ流れ調整装置の速度を調整するステップ、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップ、少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップの少なくとも１つを含み、少なくとも１つの流量制御装置は、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はその組合せの少なくとも１つを含む。
【００１０】
排気ストリーム１７０のＥＧＲ比率を調整するステップはさらに、該排気ストリーム１７０のＥＧＲ比率が調整を必要とする時には少なくとも１つの通知を行うステップを含む。
【００１１】
成分低減システム１４５は、排気ストリーム１７０内におけるＳＯｘ成分の最大約９９％を低減することができる。
【００１２】
少なくとも１つの成分の現在レベルを求めるステップは、少なくとも１つの成分フィードバック装置から該少なくとも１つの成分に関するデータを受信するステップを含むことができ、該データは、ＥＧＲ比率を調整するために使用することができる。
【００１３】
少なくとも１つの成分フィードバック装置は、吸入セクション１１０に隣接して設置される。
【００１４】
少なくとも１つの成分フィードバック装置は、ターボ機械１０５の排出セクションに隣接して設置することができる。
【００１５】
少なくとも１つの成分フィードバック装置は、ターボ機械１０５の抽出ポートに隣接して設置することができる。
【００１６】
少なくとも１つの成分の目標レベルを決定するステップは、少なくとも１つの燃料組成を受信するステップと、ターボ機械１０５の圧縮機空気流量に関するデータを受信するステップと、ターボ機械１０５の燃料流量に関するデータを受信するステップと、該少なくとも１つの成分の目標レベルを決定するステップとを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。異なる構造及び作動（動作）を有するその他の実施形態も、本発明の技術的範囲から逸脱するものではない。
【００１８】
本明細書では、特定の用語は、専ら読者の便宜のために使用しており、本発明の技術的範囲に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上方」、「下方」、「左側」、「右側」、「前部」、「後部」、「頂部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「上流」、「下流」、「前方」、「後方」等々のような用語は、図に示す構成を単に記述しているに過ぎない。実際には、本発明の実施形態の１以上の要素は、あらゆる方向に配向することができ、従ってこれらの用語は、特に断わらない限り、そのような様々な形態を含むものと理解されたい。
【００１９】
本発明は、ＥＧＲシステムから流出しかつターボ機械の吸入部分に流入する吸入流体の組成を制御する技術的効果を有する。
【００２０】
ＥＧＲ比率は、ターボ機械の吸入セクションに流入する排気ストリームの比率及び量と考えることができる。吸入流体の組成は、それに限定されないが、排気ストリーム、吸入空気、並びに前述の成分及びその組合せの少なくとも１つを含む。
【００２１】
本発明は、それに限定されないが、高出力ガスタービン、航空転用ガスタービンなど（以下、「ガスタービン」と呼ぶ）のようなガス状流体を生成する様々なターボ機械に適用することができる。本発明の実施形態は、単一のガスタービン又は複数のガスタービンのいずれかに適用することができる。本発明の実施形態は、単純サイクル又は複合サイクル構成で作動するガスタービンに適用することができる。
【００２２】
次に、幾つかの図を通して様々な参照符号が同様の要素を表わす図を参照すると、図１は、その中で本発明の実施形態が作動する環境を示す概略図である。図１は、それに限定されないが、ターボ機械１０５と、ＥＧＲシステム１０７と、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１５５と、排気筒１６５とを有する発電プラントサイトのようなサイト１００を示している。それに代えて、本発明は、ＨＲＳＧ１５５を有しないサイト１００と統合することができる。
【００２３】
ＥＧＲシステム１０７は、複数の要素を含む。これら要素の構成及びシーケンスは、排気ストリーム１７０の組成及びＥＧＲシステム１０７の構成部品で使用する冷却流体の種類によって決めることができる。さらに、ＥＧＲシステム１０７の別の実施形態は、下記で説明する構成部品と比較して付加的な又はより少ない構成部品を含むことができる。従って、図１とは異なる様々な配置及び／又は構成を本発明の実施形態と統合することができる。
【００２４】
図１に示すように、ＥＧＲシステム１０７は、混合ステーション１１５、吸入調整装置１２０、バイパス調整装置１２５、バイパス排気筒１３０、少なくとも１つのＥＧＲ流れ調整装置１３５、下流温度調整装置１４０、成分低減システム１４５、上流温度調整装置１５０、少なくとも１つの排気調整装置１６０及び成分フィードバック装置１７５、１７７を含む。
【００２５】
一般的に、ＥＧＲシステム１０７で使用するプロセスは、排気ストリーム１７０を冷却すること、排気ストリーム１７０内の前述の成分を低減しかつ除去すること、次に排気ストリーム１７０を吸入空気と混合して吸入流体（吸入セクション１１０から排気筒１６５へと流れる）を形成することを含むことができる。ＥＧＲシステム１０７は、排気ストリーム１７０の温度を飽和温度まで低下させることができ、この飽和温度において、前述の成分を凝縮させかつ次に除去することができる。それに代えて、ＥＧＲシステム１０７はまた、排気ストリーム１７０の温度を低下させかつ該排気ストリーム１７０にスクラビングプロセスなどを使用して前述の成分を除去することができる。
【００２６】
ＥＧＲシステム１０７が作動している間に、成分フィードバック装置１７５、１７７は、吸入流体内の少なくとも１つの成分のレベルを決定することができる。図１に示すように、成分フィードバック装置１７５は、排気筒１６５に隣接して設置することができ、別の成分フィードバック装置１７７は、ターボ機械１０５の吸入セクション１１０に隣接して設置することができる。本発明のさらに別の実施形態では、少なくとも１つの成分フィードバック装置１７５、１７７は、ターボ機械上に設置された少なくとも１つの抽出ポートに隣接して設置することができる。一般的に、成分フィードバック装置１７５、１７７の配置により、吸入流体内の少なくとも１つの成分の濃度を決定することが可能になる。
【００２７】
明らかなように、本発明は、方法、システム又はコンピュータプログラムプ製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態を採ることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。さらに、本発明は、媒体内に具現化したコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態を採ることができる。
【００２８】
あらゆる好適なコンピュータ読取り可能媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取り可能媒体は、それに限定されないが、例えば電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、器具、装置或いは伝搬媒体とすることができる。コンピュータ読取り可能媒体の多くの特定の実施例（非網羅的リスト）は、次のもの、すなわち、１以上の電線を有する電気接続部、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブル小型ディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットを支持するもののような伝送媒体、或いは磁気記憶装置を含むことになる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取り可能媒体は、プログラムが、例えばペーパ又は他の媒体の光学スキャンにより電子的に捕捉し、次に必要に応じ好適な方法で編集し、解釈し又はその他処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができる場合には、その上にプログラムがプリントされるペーパ又は別の好適な媒体とすることさえできることに注目されたい。本文書の状況に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取り可能媒体は、命令実行システム、器具又は装置によって或いはそれらと関連させて使用するためのプログラムを含み、記憶し、通信し、伝搬し又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。
【００２９】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ７（商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋或いは同様のもののようなオブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような伝統的プロシージャプログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとしてユーザコンピュータで全体的に又はユーザコンピュータで部分的に実行することができ、或いはユーザコンピュータで部分的にかつリモートコンピュータで部分的に、或いはリモートコンピュータで全体的に実行することができる。この終わりの事項に関連して、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザコンピュータに接続することができ、或いはその接続は、外部コンピュータ（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用するインターネットを介して）に対して行うことができる。
【００３０】
下記には、本発明の実施形態による方法、器具（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して、本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図におけるブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実行することができることが分かるであろう。汎用コンピュータ、専用コンピュータ又はその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに対してこのコンピュータプログラム命令を与えて機械を構成して、コンピュータ又はその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサにより実行されるそれら命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて特定された機能及び／又は作用を実行するための手段を形成するようにすることができる。
【００３１】
コンピュータ又はその他のプログラマブルデータ処理装置に指示して特定の方法で機能させることができるこれらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読取り可能メモリ内に記憶させて、コンピュータ読取り可能メモリ内に記憶させた命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて特定された機能／作用を実行する命令手段を含む製造物品を構成するようにすることができる。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又はその他のプログラマブルデータ処理装置上にロードして、コンピュータ又はその他のプログラマブル装置上で一連の動作ステップを行わせてコンピュータ実行型プロセスを構成して、該コンピュータ又はその他のプログラマブル装置上で実行するそれら命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて特定した機能／作用を実行するためのステップを構成するようにすることができる。
【００３２】
本発明は、ＥＧＲシステムから流出しかつターボ機械の吸入部分に流入する吸入流体の組成を制御する技術的効果を有する制御システムなどを含むことができる。本発明は、ターボ機械１０５の吸入流体を自動的に又は連続的にモニタするように構成して、吸入セクション１１０に流入させなければならない排気ストリーム１７０の量を決定することができる。それに代えて、制御システムは、動作開始に対してユーザアクションを必要とするように構成することができる。本発明の制御システムの実施形態は、スタンドアロンシステムとして機能させることができる。それに代えて、制御システムは、タービン制御又はプラント制御システムのようなブローダシステム内においてモジュールなどとして組込むことができる。それに限定されないが、例えば本発明の制御システムは、ＥＧＲシステム１０７を作動させる制御システムと統合することができる。
【００３３】
次に、本発明の実施形態による、吸入流体の組成を制御する方法２００の実施例を示すフローチャートである図２を参照する。本発明の実施形態では、ＥＧＲシステム１０７は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）などと統合することができる。ＧＵＩは、オペレータが下記に説明する本方法２００により運転するのを可能にすることができる。ＧＵＩによりまた、ＥＧＲシステム１０７の状態に関して少なくとも１つの通知を行うことができる。
【００３４】
本方法２００のステップ２１０において、ＥＧＲシステム１０７は、説明したように排気ストリーム１７０を処理することができる。ターボ機械１０５の形式及び／又は運転のいずれかに応じて、発生した排気は、約１００００Ｌｂ／ｈｒ〜約５０００００００Ｌｂ／ｈｒの流量及び約１００°Ｆ〜約１１００°Ｆの温度を有することができる。
【００３５】
ステップ２１０において、本方法２００は、目標ＥＧＲ分率を受けることができる。ＥＧＲ分率は、それに限定されないが、吸入流体内の排気ストリーム１７０の百分率のような量と考えることができる。ＥＧＲ分率は、排気ストリーム１７０の質量流量を吸入空気の質量流量で除算することによって求めることができる。本発明の実施形態では、本方法２００は、ＥＧＲシステム１０７を作動させる制御システムからＥＧＲ分率を自動的に受けることができる。本発明の別の実施形態では、ユーザは、ＥＧＲ分率を入力することができる。
【００３６】
ステップ２３０において、本方法２００は、少なくとも１つの成分の目標レベルを決定することができる。本方法２００は、同成分保存（species conservation）エンジンなどを利用して目標レベルを決定することができる。同成分保存エンジンは、目標ＥＧＲ分率と共に複数のターボ機械運転データを組入れて、目標レベルを計算することができる。複数のターボ機械運転データは、少なくとも１つの燃料組成、ターボ機械１０５の圧縮機空気流量及びターボ機械１０５の燃料流量を含むことができる。少なくとも１つの燃料組成は、それに限定されないが、ターボ機械１０５の燃焼システムに流入する燃料の組成、及びターボ機械１０５と統合されかつ補助ボイラ又はその組合せを含むことができる補助燃焼システムにおいて使用する燃料の組成を含むことができる。
【００３７】
同成分保存エンジンは、物理式などを組入れて、少なくとも１つの成分の目標レベルを計算することができる。説明したように、少なくとも１つの成分には、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水分、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はその組合せの少なくとも１つが含まれる。
【００３８】
同成分保存エンジンは、物理方程式などを組入れて、少なくとも１つの成分の目標レベルを計算することができる。それに限定されないが、例えば同成分保存エンジンは、目標ＥＧＲ質量分率、燃料流量、燃料組成、及びターボ機械１０５吸入流量の関数として目標燃料排ガスＣＯ2モル分率を計算することができる。目標排気ガスＣＯ2モル分率値は、成分フィードバック装置１７５によって測定したＣＯ2モル分率と比較することができる。比較プロセスにより、本方法２００がＥＧＲ流量のフィードバック制御に使用することができる誤差信号を得ることができる。
【００３９】
さらに、下記に示すように、標準的な空気中で炭化水素燃料を燃焼させるターボ機械１０５における燃焼反応は、質量係数を使用して式１によって記述することができる。
【００４０】
【数１】
0005619350.tif 000002
この式で、「燃料組成」は、炭素及び水素の下付文字α及びγによって定まる。式２によって示すように、過剰な酸素質量係数ｅは、ＥＧＲ質量分率（ＸEGR）、圧縮機吸入質量流量（Ｗｃ）及び燃料質量流量（ＷF）の関数として計算することができる。
【００４１】
【数２】
0005619350.tif 000003
無水（乾燥）ベースでの目標排気ＣＯ2モル分率（ｙｃｏ2＿target）は、式３に従って式１における反応から計算することができる。
【００４２】
【数３】
0005619350.tif 000004
式１〜式３は、ＣＯ2以外の成分についての或いは異なる作動流体又は燃料タイプで運転されるターボ機械１０５についての同様の同成分保存計算を行うようにすることができる。説明したように、成分には、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ2、水分、塩化物イオン、酸、アルデヒド、炭化水素又はその組合せの少なくとも１つが含まれる。
【００４３】
ステップ２４０において、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルを求めることができる。説明したように、ＥＧＲシステム１０７は、成分フィードバック装置１７５、１７７を含むことができる。成分フィードバック装置１７５、１７７は、少なくとも１つの成分の現在レベルに関するデータをもたらすことができるセンサ、トランスミッタ及び同様の装置を含むことができる。成分フィードバック装置１７５、１７７を配置することにより、吸入流体の組成に関するフィードバックを得ることができる。成分フィードバック装置１７５、１７７は一般的に、ターボ機械１０５の燃焼システムの上流及び下流に設置されて、フィードバックの精度を高めている。成分フィードバック装置１７５、１７７は、本方法２００を作動させるために使用する制御システムと統合することができる。成分フィードバック装置１７５、１７７によって得られたデータを使用して、少なくなくとも１つの成分の現在レベルを直接的又は間接的に求めることができる。
【００４４】
ステップ２５０において、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルが、成分範囲内にあるか否かを判定することができる。この場合に、ステップ２００は、少なくとも１つの成分に関して、ステップ２３０において決定した目標レベルとステップ２４０において求めた現在レベルと比較する。本発明の実施形態では、オペレータは、範囲を決定することができる。本発明の別の実施形態では、範囲を自動的に決定することができる。それに限定されないが、例えば目標レベルが１であり、また現在レベルが約０．９５〜約１．０５である場合には、本方法２００は、少なくとも１つの成分の現在レベルが範囲内であると判定することができる。
【００４５】
さらに、それに限定されないが、例えばターボ機械１０５は、３０％の目標ＥＧＲ質量分率、ほぼ０．０１９の燃料／圧縮機吸入流量比、並びに０．０５１の目標排気ＣＯ2モル分率（乾燥）を生じる９７％メタン（ＣＨ４）、２％エタン（Ｃ２Ｈ６）及び１％プロパン（Ｃ３Ｈ８）の燃料組成物で運転することができる。本方法２００では、ＥＧＲ流量を調整して、０．００５〜０．２５の測定ＣＯ2モル分率の範囲にわたって目標の±０．００１の範囲内にある測定排気ガスＣＯ2モル分率（乾燥）を維持することができる。
【００４６】
少なくとも１つの成分のレベルが範囲外である場合には、本方法２００は、ステップ２６０に進むことになり、そうでない場合には、本方法２００は、ステップ２１０に戻ることになり、少なくとも１つの成分が範囲外になるまでステップ２１０〜２５０を繰り返すことができる。
【００４７】
ステップ２６０において、本方法２００は、ＥＧＲ比率を調整することができる。説明したように、ＥＧＲ比率は、吸入流体が形成される混合ステーション１１５に流入する排気ストリーム１７０の比率及び量と考えることができる。
【００４８】
本発明の実施形態は、ＥＧＲシステム１０７の構成部品を利用してＥＧＲ比率を調整することができる。それに限定されないが、例えば方法２００は、以下の機能、すなわち、それに限定されないがファン、ブロワ又はその組合せを含む（吸入セクション１１０への空気源としての）ＥＧＲ流れ調整装置１３５の速度を調整するステップと、少なくとも１つのＥＧＲファンブレードのピッチを調整するステップと、少なくとも１つの流量制御装置を調整するステップとの少なくとも１つを組込むことができる。流量制御装置は、吸入ダンパ、バイパスダンパ、排出ダンパ又はその組合せの少なくとも１つを含むことができる。
【００４９】
本発明の実施形態では、ＧＵＩは、ＥＧＲ比率を調整する必要がある場合にはユーザに通知を行うことができる。
【００５０】
図３は、本発明の実施形態による、ＥＧＲ比率を調整するための例示的なシステム３００のブロック図である。本方法２００の要素は、システム３００として具現化しかつシステム３００によって実行することができる。本システム３００は、１以上のユーザ又は顧客通信装置３０２或いは同様のシステム又は装置（図３には、その２つを示している）を含むことができる。各通信装置３０２は、それに限定されないが、例えば電子メッセージを送信及び受信することができるコンピュータシステム、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話又は同様の装置とすることができる。
【００５１】
通信装置３０２は、システムメモリ３０４又はローカルファイルシステムを含むことができる。システムメモリ３０４は、それに限定されないが、例えばリードオンリメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。ＲＯＭは、基本入／出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信装置３０２の要素又は構成部品間で情報を伝達するのに役立つ基本ルーチンを含むことができる。システムメモリ３０４は、通信装置３０２の動作を全体的に制御するオペレーティングシステム３０６を含むことができる。システムメモリ３０４はまた、ブラウザ３０８又はウェブブラウザを含むことができる。システムメモリ３０４はまた、図２における方法２００の要素と同様のものにするか又は該要素を含むことができる、ＥＧＲ量を調整するためのデータ構造３１０又はコンピュータ実行可能コードを含むことができる。
【００５２】
システムメモリ３０４はさらに、図２における方法２００と共に使用してＥＧＲ比率を調整するようにすることができるテンプレートキャッシュメモリ３１２を含むことができる。
【００５３】
通信装置３０２はまた、該通信装置３０２のその他の構成部品の動作を制御するプロセッサ又は処理装置３１４を含むことができる。オペレーティングシステム３０６、ブラウザ３０８及びデータ構造３１０は、処理装置３１４上で動作可能とすることができる。処理装置３１４は、システムバス３１６によって通信装置３０２のメモリシステム３０４及びその他の構成部品に結合することができる。
【００５４】
通信装置３０２はまた、複数の入力装置（Ｉ／Ｏ）、出力装置又は組合せ入／出力装置３１８を含むことができる。各入／出力装置３１８は、入／出力インタフェース（図３には図示せず）によってシステムバス３１６に結合することができる。入力及び出力装置又は組合せＩ／Ｏ装置３１８により、ユーザは通信装置３０２を動作させかつ該通信装置３０２とインタフェースすることが可能になり、またブラウザ３０８及びデータ構造３１０の動作を制御して、ＥＧＲ量を調整するソフトウェアにアクセスし、該ソフトウェアを動作させかつ制御することが可能になる。Ｉ／Ｏ装置３１８は、本明細書に記載した動作を行わせるキーボード及びコンピュータポインティング装置或いは同様のものを含むことができる。
【００５５】
Ｉ／Ｏ装置３１８はまた、それに限定されないが、例えばディスクドライブ、光学、機械、磁気或いは赤外線入／出力装置、モデムなどを含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス３１８を使用して記憶媒体３２０にアクセスすることができる。媒体３２０は、通信装置３０２のようなシステムによって又は該通信装置３０２と関連させて使用するためのコンピュータ読取り可能又はコンピュータ実行可能命令を含み、記憶し、通信し、或いは移送することができる。
【００５６】
通信装置３０２はまた、ディスプレイ又はモニタ３２２のような他の装置を含むか又は該他の装置に接続することができる。モニタ３２２により、ユーザは通信装置３０２とインタフェースするのを可能にすることができる。
【００５７】
通信装置３０２はまた、ハードドライブ３２４を含むことができる。ハードドライブ３２４は、ハードドライブインタフェース（図３には図示せず）によってシステムバス３１６に結合することができる。ハードドライブ３２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ３０４の一部を形成することができる。プログラム、ソフトウェア及びデータは、通信装置３０２を動作させるためにシステムメモリ３０４及びハードドライブ３２４間で伝達しかつ交換することができる。
【００５８】
通信装置３０２は、少なくとも１つのユニットコントローラ３２６と通信することができ、かつネットワーク３２８を介して他のサーバ又は通信装置３０２と同様の他の通信装置にアクセスすることができる。システムバス３１６は、ネットワークインタフェース３３０によってネットワーク３２８に結合することができる。ネットワークインタフェース３３０は、ネットワーク３２８と結合するためのモデム、イーサネット（商標）カード、ルータ、ゲートウェイなどとすることができる。結合は、有線又は無線接続とすることができる。ネットワーク３２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネットなどとすることができる。
【００５９】
少なくとも１つのユニットコントローラ３２６もまた、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び同様のものを含むことができるシステムメモリ３３２を含むことができる。システムメモリ３３２は、通信装置３０２におけるオペレーティングシステム３０６と同様のオペレーティングシステム３３４を含むことができる。システムメモリ３３２もまた、ＥＧＲ量を調整するためのデータ構造３３６を含むことができる。データ構造３３６は、ＥＧＲ比率を調整するようになった、方法２００に関して説明したものと同様の動作を含むことができる。サーバシステムメモリ３３２はまた、他のファイル３３８、アプリケーション、モジュール及び同様のものを含むことができる。
【００６０】
少なくとも１つのユニットコントローラ３２６はまた、少なくとも１つのユニットコントローラ３２６における他の装置の動作を制御するプロセッサ３４２又は処理装置を含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ３２６もまた、Ｉ／Ｏ装置３４４を含むことができる。Ｉ／Ｏ装置３４４は、通信装置３０２のＩ／Ｏ装置３１８と同様のものとすることができる。少なくとも１つのユニットコントローラ３２６はさらに、Ｉ／Ｏ装置３４４と共に該少なくとも１つのユニットコントローラ３２６に対してインタフェースを行う、モニタなどのような他の装置３４６を含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ３２６もまた、ハードディスクドライブ３４８を含むことができる。システムバス３５０は、少なくとも１つのユニットコントローラ３２６の異なる様々な構成部品に接続することができる。ネットワークインタフェース３５２は、システムバス３５０を介して少なくとも１つのユニットコントローラ３２６をネットワーク３２８に結合することができる。
【００６１】
これら図におけるフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の可能性がある実施のアーキテクチャ、機能及び動作を示している。この点に関して、フローチャート又はステップ図における各ステップは、１以上の特定の論理機能を実行するための１以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント或いはコード部分を表わすことができる。また、幾つかの別の実施形態では、ステップに記載した機能は、図に記載した順序とは異なる順序で実施することができることにも留意されたい。例えば、実際には、連続して示す２つのステップは、実質的に同時に実行することができ、或いはこれらのステップは、含まれる機能に応じて、逆の順序で実行することができる場合ある。また、ステップ図及び／又はフローチャート図の各ステップ並びにステップ図及び／又はフローチャート図におけるステップの組合せは、特定の機能又は作用を行う専用ハードウェアベースシステム、或いは専用ハードウェア及びコンピュータ命令の組合せによって実行することができることに留意されたい。
【００６２】
本明細書で使用する用語は、専ら特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞のない表現は、文脈がそうでないことを明示していない限り、複数の形態も同様に含むことを意図している。さらに、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「有する」という用語は、そこに述べた形状部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１以上の形状部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。
【００６３】
本明細書では特定の実施形態を図示しかつ説明してきたが、図示した特定の実施形態は、同一の目的を達成するために考えられるあらゆる構成と置き換えることができこと、また本発明は他の環境におけるその他の用途も有することを理解されたい。本出願は、本発明のあらゆる改造及び変更を保護することを意図している。提出した特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲を本明細書に記載した特定の実施形態に限定することを決して意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】その中で本発明の実施形態が作動する環境を示す概略図。
【図２】本発明の実施形態による、吸入流体の組成を制御する方法の実施例を示すフローチャート図。
【図３】本発明の実施形態による、ＥＧＲ比率を調整するための例示的なシステムのブロック図。
【符号の説明】
【００６５】
１００  サイト
１０５  ターボ機械
１０７  ＥＧＲシステム
１１０  吸入セクション
１１５  混合ステーション
１２０  吸入調整装置
１２５  バイパス調整装置
１３０  バイパス排気筒
１３５  ＥＧＲ流れ調整装置
１４０  下流温度調整装置
１４５  成分低減システム
１５０  上流温度調整装置
１５５  熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
１６０  排気ガス調整装置
１６５  排気筒
１７０  排気ストリーム
１７５  ＥＧＲ流量装置
３００  システム
３０２  通信装置
３０４  システムメモリ
３０６  オペレーティングシステム
３０８  ブラウザ
３１０  データ構造
３１２  キャッシュメモリ
３１４  処理装置
３１６  システムバス
３１８  入／出力装置
３２０  媒体
３２２  モニタ
３２４  ハードドライブ
３２６  サーバ
３２８  ネットワーク
３３０  ネットワークインタフェース
３３２  メモリ
３３４  オペレーティングシステム
３３６  データ構造
３３８  その他のファイル
３４２  プロセッサ
３４４  Ｉ／Ｏ装置
３４６  その他の装置
３４８  ハードディスクドライブ
３５０  システムバス
３５２  ネットワークインタフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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